Перероблений пластик зараз є загальною темою для упаковки. Люди хочуть зменшити відходи. Закон вимагає від компаній приймати стару упаковку. Бренд обіцяє використовувати більше перероблених матеріалів. Тож виробники перевіряють, скільки пластику, придатного для переробки, вони можуть помістити в машини. Це включає машини для виготовлення пластикових пакетів. Відповідь проста: більше десяти років тому. Але це ще далеко не до багатьох цілей.
Розрив між великими обіцянками та тим, що можуть зробити машини, заслуговує на уважне вивчення. Перероблений пластик створює багато проблем. Вони швидше зношують машину. Вони знижують якість виходу. Вони змінюють стабільність процесу. Вони погіршують консистенцію продукту. Розуміння цих обмежень не означає, що ми не повинні використовувати перероблені матеріали. Це означає, що ми повинні використовувати їх розумно.
1. Проблема забруднення перед машиною
Будь-які полімери збираються, сортуються, очищаються та гранулюються перед тим, як потрапити в машини для зберігання пластикових пакетів. Кожен крок додає різницю, якої немає в новій смолі.
Споживчий-перероблений поліетилен (PCR-PE) є ключовим інгредієнтом перероблених пакетів для покупок. Але це рідко чистий тип. Він змішує плівку LDPE, пляшки з -поліетилену високої щільності (HDPE), поліпропіленові кришки, паперові етикетки, клей і маленькі харчові шматочки. Навіть після очищення та сортування механічна переробка не робить його таким чистим, як нові матеріали.
Таким чином, на практиці регенеровані частинки мають різний ступінь:
- Волога: якщо відновлені частинки погано висихають, на роздутій плівці можуть утворитися бульбашки, лінії та дефекти поверхні. Коли новий LDPE потрапляє в екструдер, він зазвичай містить менше 200 ppm води. Однак більше ЗІЗ буде перероблено після споживання, якщо його не висушити належним чином.
- Не-предмети з поліетилену: поліпропілен та інші різні полімери можуть створити слабке місце в плівці. Навіть якщо вони становлять менше 1% від загальної ваги, вони можуть призвести до локальних слабких місць. Ці плями зменшують вплив падіння дротика.
- Залишки кольору та чорнила: залишки фарби та чорнила зі старої упаковки роблять кінцеву плівку менш однорідною. Натуральні або світлі-мішки особливо важко чистити, якщо використовується велика кількість перероблених матеріалів.
2. Реологічна мінливість і її вплив на стабільність екструзії
Кожна машина для пластикових пакетів, яка використовує плівку з роздувом, вимагає постійного потоку розплаву з полімеру в екструдер. Індекс текучості розплаву (MFI) — це показник того, наскільки легко полімери течуть під певною вагою. Це найважливіше налаштування для збереження стабільності бульбашок і рівномірності товщини плівки.
Новий LDPE зазвичай виготовляється у вузькому діапазоні MFI, зазвичай 0,3-2,0 г/10 хв залежно від використання. Однак зміна MFI переробленого поліетилену після споживання зазвичай становить ± 30–50% навіть після одноразового використання. Це пов’язано з тим, що перероблений матеріал виготовляється із суміші смол від різних виробників із різними сортами.
Коли MFI змінюється під час роботи, необхідно підтримувати таку ж зміну вихідної швидкості, як і швидкість шнека. Змінюється тиск у зазорі матриці. зміна висоти лінії промерзання. Всі ці зміни впливають на товщину плівки. Ширина може залишатися ± 3 – 5% на стабільній лінії сирої смоли. Вміст води у вторинній сировині становить ± ± 10 – 15% з поганою консистенцією матеріалу. Це безпосередньо впливає на міцність і якість ущільнення тканинного мішка.
Оператори намагаються вирішити цю проблему, збільшуючи протитиск шнека або змінюючи температуру форми. Однак існує обмеження щодо того, наскільки вони можуть коригувати, коли корм значно змінюється від однієї партії до іншої.
3. Термічна деградація та зменшення молекулярної маси
Поліетилен розкладається від тепла та кисню щоразу під час обробки. Під час першого формування мембрани полімер нагрівають один раз. Під час механічного відновлення їх повторно нагрівають під час гранулювання. Перероблені частинки нагріваються три рази, коли вони потрапляють у машину для пластикових пакетів.
Кожен крок нагрівання призводить до розриву ланцюга. Це означає, що довгі полімерні ланцюги можуть розпадатися на більш короткі частини. Це знижує молекулярну масу. Це зменшить міцність на розрив і подовження під час розриву. Кожна крапля була різною. Багато що залежить від стабілізаторів у вихідній смолі. Але загальний ефект можна виміряти.
Дослідження механічно переробленого ПЕНЩ показують, що міцність на розрив зменшується на 15–30% порівняно з новими матеріалами після двох або трьох циклів повторної обробки. У багатьох випадках подовження при розриві зменшується швидше, ніж міцність на розрив.
Додавання антиоксидантних стабілізаторів до сполуки може допомогти зменшити цей розпад. Але витрачають більше. Їм потрібні точні суми. У процесі було додано ще одну річ для контролю.
4. Знос машини та частота технічного обслуговування
Забруднені перероблені матеріали зношуються деталі екструдера швидше, ніж нові матеріали. Це відображається в наступному:
Абразивний знос викруток і стволів пістолетів: карбонат кальцію на піску, осколках скла і паперових етикетках схожий на наждачний папір на викрутках і стволах рушниць. На новій лінії виготовлення смоли шпильки можуть безперервно працювати протягом кількох років. З брудними переробленими матеріалами час буде коротшим. Це залежить від того, скільки бруду та наскільки тверді гвинти та бочки.
Корозійне зношування галогеновмісних забруднень: якщо ПВХ потрапляє (коли відділення неповне), він вивільняє соляну кислоту при температурах обробки. Хлористий водень вражає бочкову сталь і поверхні форми. Навіть лише 0,1–0,5% ПВХ.
накопичення на губах (слиня від цвілі): дрібні розбиті молекули та залишки в матеріалі, який можна переробити, які накопичуються на губі від цвілі. Це означає більше зупинок прибирання. На новій лінії виробництва смоли виготовляються стандартні мішки, які очищаються кожну зміну. На лініях з великою кількістю перероблених матеріалів і поганими стабілізаторами їх потрібно чистити щогодини або частіше. Це безпосередньо скорочує час роботи машини.
Ці проблеми з обслуговуванням збільшують вартість кілограма продукції. Розглядаючи загальну вартість використання переробленого вмісту, ця вартість часто недостатня.
5. Порогові значення оптичної та механічної якості плівки
Машини для виробництва поліетиленових пакетів можна виготовляти з суміші нових і перероблених матеріалів. Але зі збільшенням кількості переробленого матеріалу якість стає все нижчою. З досвіду галузі практична межа стандартного роздрібного пакету становить 30–50% ПЛР. Крім того, якість почала помітно знижуватися, якщо перероблені матеріали чисті та мають постійний MFI.
Крім того, погіршується кілька показників якості:
- Ударна міцність при падінні дротика (ASTM D1709): Це ключовий показник міцності пакета для тестування безпеки. Через гель і нижчу молекулярну масу він зменшується з більшою кількістю ПЛР. Пакети можуть зламатися, якщо їх використовувати менше ліміту. Це може призвести до скарг клієнтів і можливих юридичних проблем.
- Помутніння та прозорість: перероблений ПЕ майже завжди брудніший за новий. Для мішків, які потрібно видалити-наприклад, мішків для продукції, мішків для одягу чи мішків для вивезення-високий PCR не відповідає попиту на продукт.
- Постійність міцності ущільнення: шви будуть тоншими через забруднення в області ущільнення. Зі збільшенням ПЛР температурний діапазон термозварювання стає все більш і більш вузьким. Це означає, що необхідний більш суворий контроль температури. Багато старих виробників сумок не можуть цього зробити.
6. Нормативні обмеження та обмеження маркування
Окрім фізичних обмежень, виробникам, які використовують машини для переробки матеріалів із пластиковими пакетами, доведеться мати справу зі зміною правил. Ці правила впливають на те, як вони думають про кінцевий продукт.
У Сполучених Штатах FTC Green Guides (16 CFR Part 260) встановлює правила щодо екологічних тверджень, включно з маркуванням «вміст переробки». Претензії повинні бути підтверджені документальним підтвердженням справжнього відсотка ПЛР. Вони також не можуть стверджувати про більші екологічні переваги, ніж можна довести.
Очікується, що в Європейському Союзі Європейська директива щодо екологічних вимог (запроваджена у 2023 році та все ще перебуває в стадії розробки) запровадить суворіші правила сертифікації для заяв про переробку вмісту. Це включає перевірки-третіх сторін. Виробники гібридних перероблених матеріалів повинні будуть документувати та відстежувати весь процес до заводу з переробки.
Це додає додаткову офісну роботу. Менші виробники сумок-, на які припадає значна частка світових виробників сумок-, можуть вважати тягар надто великим порівняно з невеликою кількістю переробленого вмісту, який вони насправді мають.
7. Що насправді вимагає суттєвого прогресу
Можна використовувати більше перероблених матеріалів через машини для виготовлення пластикових пакетів. Але для цього потрібні гроші та робота в кількох частинах системи, а не лише в самій машині.
Контроль якості сировини: встановіть чіткі правила для кормів (діапазон MFI, межі вологості та порогові значення бруду) і тестуйте кожну партію перед використанням. Без цього машинні виправлення є реакцією, а не запланованою системою.
Пакети сумісності та стабілізатори: Спеціальні кондиціонери можуть допомогти зменшити втрату міцності та зменшити пошкодження тепла від перероблених матеріалів. Вони продаються постачальниками, але вимагають технічного обладнання та дорожчі.
Оновлення машини: гвинти для матеріалів, які змінюють товщину, покращують контроль температури та покращують форму прес-форми, можуть збільшити фактичний ліміт ПЛР. Старим машинам можуть знадобитися нові деталі, щоб працювати на рівнях, що значно перевищують 30% перероблених.
Висновок
Обмеження щодо машин для виробництва поліетиленових пакетів, які використовують перероблені матеріали, є реальними та чіткими: невідповідна сировина, нерівномірні потоки розплаву, швидший знос машин, вужчі діапазони якості та нові правила. Усе це не означає, що ми повинні припинити використовувати матеріали, які можна переробити. Вони мають на увазі те, що нам потрібно підходити до цього з технічною обережністю, а не просто розглядати цільові відсотки як маркетингові поля, які потрібно перевірити.
Справжнього прогресу досягають ті виробники, які розглядають перероблений вміст як питання розробки матеріалів, а не лише як питання покупки та обміну. Це означає інвестування в правила використання матеріалів, відстеження процесів і модернізацію машин за потреби. ПЛР від 20% до 50% - це не пряма лінія. Але це можна зробити, маючи правильну технічну основу.
Література:
- Фонд Еллен Макартур. Нова економіка пластику: переосмислення майбутнього пластику. 2016.
- Джайлз, Гарольд Ф., Вагнер, Джон Р., Маунт, Елдрідж М. Екструзія: Повний посібник із обробки та посібник. Видавництво Вільяма Ендрю, 2005.
- Гоупвелл, Джефферсон, Дворак, Роберт, Косіор, Едвард. «Переробка пластмас: виклики та можливості». Філософські праці Королівського товариства B, том . 364, 2009.
- Уайт, Джеймс Л., Потенте, Гельмут. Шнекова екструзія: наука і техніка. Hanser Gardner Publications, 2003.
- ASTM International. ASTM D1709: Стандартні методи випробування ударостійкості пластикової плівки методом вільного-падаючого дротика. Актуальне видання.
- Федеральна торгова комісія США. Посібники з використання екологічних маркетингових заяв (Green Guides), 16 CFR Part 260. Переглянуто 2012 р.
